علماء يطورون أول خلية اصطناعية فى العالم

نجح علماء من جامعة "مينيسوتا" الأمريكية في تطوير ما وصفوه بأنه أول خلية اصطناعية في العالم قادرة على إكمال دورة حياة كاملة، في إنجاز علمي يمثل خطوة مهمة نحو بناء أنظمة حية بالكامل انطلاقاً من مكونات كيميائية غير حية ، وأطلق الباحثون على الخلية الجديدة اسم SpudCell، وهي قادرة على النمو وتكرار الحمض النووي (DNA) والتغذي والانقسام، فضلاً عن نقل مادتها الوراثية إلى الجيل التالي.، وعلى عكس المحاولات السابقة في مجال الخلايا الاصطناعية التي نجحت في محاكاة وظائف بيولوجية منفصلة فقط، تجمع SpudCell عدة خصائص أساسية للحياة داخل نظام هندسي واحد.

تعتمد SpudCell على حويصلات دهنية دقيقة تُعرف باسم الليبوسومات (Liposomes)، وهي كرات صغيرة مملوءة بالماء ومحاطة بأغشية دهنية، إلى جانب حمض نووي اصطناعي يوفر التعليمات اللازمة لتنفيذ الوظائف الأساسية للخلية ، وتحصل الخلية على الموارد التي تحتاجها عبر الاندماج مع ليبوسومات مغذية صغيرة تحتوي على جزيئات وإنزيمات وريبوسومات ضرورية لإنتاج البروتينات. ومع نموها، تقوم الخلية بتكرار مادتها الوراثية قبل أن تنقسم إلى خلايا جديدة.

على عكس الخلايا الطبيعية التى تعتمد على هيكل خلوي داخلي يساعدها في الانقسام، تستخدم SpudCell آلية مختلفة. فقد صمم الباحثون بروتينات تتراكم تدريجيًا على الغشاء الخارجي للخلية حتى يصل الإجهاد الميكانيكي إلى مستوى يؤدي إلى انفصال الغشاء وانقسام الخلية إلى خليتين جديدتين.

كما تمكن الباحثون من إثبات حدوث عملية الانتقاء الطبيعي داخل النظام الاصطناعي. فبعد إدخال تعديل وراثي أدى إلى زيادة إنتاج أحد بروتينات الاندماج، أصبحت الخلايا المعدلة تنمو بسرعة أكبر وتنتج عدداً أكبر من الخلايا الجديدة ، وبعد مرور خمسة أجيال، تفوقت الخلايا الأسرع نمواً على الخلايا الأصلية، وازدادت هذه الأفضلية بشكل أكبر عندما كانت المغذيات محدودة.

وأوضح الباحثون أن الجينوم الخاص بخلية SpudCell يبلغ طوله 90 ألف زوج قاعدي فقط، وهو أصغر من الحد الأدنى الذي كان كثير من علماء الأحياء يعتقدون أنه ضروري لبقاء الخلية حية. وبدلاً من احتواء الخلية على كروموسوم واحد، تم توزيع المعلومات الوراثية على سبعة بلازميدات من الحمض النووي، مما يسمح ببرمجة وظائف مختلفة داخل الخلية بصورة مستقلة ، ويعتقد الفريق البحثي أن الإصدارات المستقبلية من SpudCell قد تتحول إلى منصة قابلة للبرمجة لتطبيقات الهندسة الحيوية، حيث سيكون بإمكان العلماء تصميم خلايا اصطناعية بالكامل من الصفر لتنفيذ مهام صناعية أو طبية محددة.